1956年，吴健雄在历经千辛万苦之下终于将李政道以及杨振宁的论断给论证了，他们两个人也因此获得了诺贝尔物理学奖。尽管袁家骝和吴健雄在美国取得了巨大的成就，但是他们仍想回到国内，为自己的祖国做贡献。在1981年的时候，袁家骝和吴健雄向我国台湾提出了有关研究加速器的建议。1993年同步辐射加速器正式在我国启用，从而使得中国与美国以及欧洲成为了三足鼎立的局面。

在此之后，他们夫妻二人还多次回到大陆，时刻关心着北京正负电子对撞机与合肥同步辐射加速器的研究进展，同时还促进了南京大学与台湾的学术交流。世界级的建筑大师贝律铭曾经这样评价过袁家骝和吴健雄“中国人还是中国人”，而他们两人也证实了这句话的准确性，晚年他们回到国内，除了在国内设立了奖学金，还参与了提携优秀青年物理学者的活动。